热电制冷器（Thermoelectric cooler，以下简称TEC）是指通过半导体材料的珀尔帖效应直接将电能转化为热能的装置。与传统的冷却装置相比，TEC不使用任何运动部件和液体冷却剂，因此具有寿命长、结构紧凑、冷却迅速、操作简单、无污染等优点，现已广泛应用于制冷、冷却和温度控制等场景之中。众所周知，当TEC在稳态下工作且热端保持在室温时，单级TEC的最大温降约为80 K，双级TEC的最大温降可以增加到120 K；此外，当向TEC施加大小为最佳稳态电流数倍的脉冲电流时，其冷端会出现暂时的额外温度下降，此现象被称为瞬态超冷。许多冷却的实际应用中要求TEC在短时间内提供较低的冷却温度或较大的冷却能力，而这一温度又低于TEC冷端的稳态运行值，此时利用瞬态超冷现象有望满足这些特定的要求。然而在以前的研究中，瞬态超冷通常只在一个脉冲周期内进行研究，这也意味着要求两个相邻脉冲之间的时间间隔足够大，使得每个脉冲中的冷端温度响应曲线相同。相反，如果在冷端温度恢复到稳态值之前对TEC施加下一个脉冲，则两个相邻脉冲之间将发生相互作用，冷端温度响应曲线必然发生变化。相比于单脉冲电流作用下，当被适当设计的双脉冲电流作用于TEC时，其过冷性能——冷端温度与过冷状态的保持时间是否能够提高及能够得到多大程度的提高是一个值得研究的问题。

围绕上述问题，华北电力大学工程热物理研究中心王硕林同学作为第一作者，刘海波同学作为第二作者，高燕维同学作为第三者，沈园同学作为第四作者，杨燕茹老师作为第五作者，王晓东教授作为通讯作者，在化工领域国际期刊Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers上发表题目为“Transient supercooling performance of thermoelectric coolers with a continuous double current pulse”的论文。该工作利用三维瞬态多物理场耦合模型，对热电制冷器的瞬态过冷性能进行了数值研究，重点关注如何增加过冷态保持时间以满足某些特定的冷却要求，并提出了有效冷却温度线这一种新概念来评价过冷性能，在此概念的基础上将常用的过冷状态保持时间替换为有效保持时间teff-hold作为参考评价基线。

首先在单个电流脉冲下评估瞬态超冷性能，并通过搜索最佳脉冲宽度和幅度来确定最大teff-hold。随后，在连续双电流脉冲下评估超冷性能和有效保持时间，其形状可以通过第一脉冲的脉冲宽度τ1和幅度P1，第二脉冲的脉冲宽度τ2、幅度P2和初始电流Iini,2来表征。结果表明，在五个参数中，Iini,2是实现较大teff-hold的最主要参数。只有当Iini,2高于第一个脉冲的初始电流时，采用双脉冲才能产生比采用最佳单脉冲更大的teff-hold。结果还表明，在合适的Iini,2下，通过优化τ1和P1、τ2、P2可以进一步延长teff-hold的值，优化后的最佳双脉冲与最佳单脉冲相比最大teff-hold增加了59.8%，。最后讨论了双电流脉冲参数的选择原则。

该论文得到了国家自然科学基金创新研究群体科学基金（51821004）和国家自然科学基金重点项目（51936004）的资助。